CN205029565U - 基于fpga的级联型高压变频器控制装置和高压变频器 - Google Patents
基于fpga的级联型高压变频器控制装置和高压变频器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及变频领域，具体一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，包括，三相正弦值存储器，其包括A相正弦值存储器、B相正弦值存储器和C相正弦值存储器；运行控制参数存储器；计算电路，所述计算电路包括与所述运行控制参数存储器相连的幅值计算电路、相位计算电路、频率计算电路和载波计算电路；调制波发生电路，分别与所述运行控制参数存储器、三相正弦值存储器和计算电路相连；三相脉冲发生传输电路，所述调制波发生电路和所述载波计算电路分别与所述三相脉冲发生传输电路中每一相均相连。利用FPGA实现级联型高压变频器变频调速控制所需的全部PWM通道和通信通道，以及整机功能控制，其配置简单，调试方便，容易新增功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频领域，尤其涉及基于FPGA的级联型高压变频器控制装置和高压变频器。
背景技术
级联型高压变频器整机的功率回路由移相变压器、三相多个功率单元串联构成，每个单元需要与控制单元通过一对光纤单独通讯，控制单元向所有功率单元传递正弦波PWM驱动脉冲和控制信号，所有功率单元向控制单元回馈工作状态。同时，级联型高压变频器的工作电压一般在6KV～10KV，每相单元数N一般为5～9个。因此级联型高压变频器整机所需要的脉冲路数范围为：30～54路，光纤通讯发送接收通道共计30～54个。其不仅成本高，而且结构复杂、调试耗时耗力，并且增加功能困难。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其结构简单、容易调试，并且容易新增功能。其具体包括，
三相正弦值存储器，其包括A相正弦值存储器、B相正弦值存储器和C相正弦值存储器；
运行控制参数存储器；
计算电路，所述计算电路包括与所述运行控制参数存储器相连的幅值计算电路、相位计算电路、频率计算电路和载波计算电路；
调制波发生电路，分别与所述运行控制参数存储器、三相正弦值存储器和计算电路相连；同时，
三相脉冲发生传输电路，所述调制波发生电路和所述载波计算电路分别与所述三相脉冲发生传输电路中每一相均相连。
在上述技术方案的基础上，所述基于FPGA的级联型高压变频器控制装置还包括人机接口，所述人机接口与所述运行控制参数存储器相连。
在上述技术方案的基础上，所述载波计算电路和调制波发生电路之间串联一同步电路。
在上述技术方案的基础上，三相脉冲发生传输电路包括A相脉冲发生传输电路、B相脉冲发生传输电路和C相脉冲发生传输电路，且每一相脉冲发生传输电路至少包括一脉冲发生传输电路。
在上述技术方案的基础上，所述脉冲发生传输电路包括依次串联的互补双载波发生电路、双路PWM电路和单元光纤发送接收电路，所述载波计算电路与所述互补双载波发生电路相连，所述双路PWM电路和所述调制波发生电路相连，所述单元光纤发送接收电路与所述运行控制参数存储器相连。
在上述技术方案的基础上，每一相脉冲发生传输电路均包括8至10路脉冲发生传输电路。
本实用新型还提供一种装有所述的基于FPGA的级联型高压变频器控制装置的高压变频器，所述高压变频器包括三相交流电源，且每一相交流电源均包括多个功率单元，且所述功率单元与所述脉冲发生传输电路相连。
本实用新型还提供一种装有所述的基于FPGA的级联型高压变频器控制装置的高压变频器，所述高压变频器包括三相交流电源，且每一相交流电源均包括多个功率单元，且所述功率单元与所述单元光纤发送接收电路相连。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于：在FPGA内部实现输出电压幅值、频率、相位计算电路，以提供调制波。由于FPGA内部产生变频调速控制系统所需的全部控制电路，利用FPGA实现级联型高压变频器变频调速控制所需的全部PWM通道和通信通道，以及整机功能控制，其配置简单，调试方便，容易新增功能。
附图说明
图1是本实用新型基于FPGA的级联型高压变频器控制装置系统框图；
图2是装有基于FPGA的级联型高压变频器控制装置的高压变频器拓扑图。
具体实施方式
如图1，本实用新型基于FPGA的级联型高压变频器控制装置包括一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其包括，三相正弦值存储器、计算电路、三相脉冲发生传输电路和调制波发生电路。
三相正弦值存储器包括A相正弦值存储器、B相正弦值存储器和C相正弦值存储器。计算电路包括与运行控制参数存储器相连的幅值计算电路、相位计算电路、频率计算电路和载波计算电路。调制波发生电路分别与运行控制参数存储器、三相正弦值存储器和计算电路相连。调制波发生电路和所述载波计算电路分别与三相脉冲发生传输电路中每一相均相连。
三相脉冲发生传输电路包括A相脉冲发生传输电路、B相脉冲发生传输电路和C相脉冲发生传输电路，且每一相脉冲发生传输电路包括8至10路脉冲发生传输电路。在本实施例中，每一相脉冲发生传输电路包括8路脉冲发生传输电路。
脉冲发生传输电路包括依次串联的互补双载波发生电路、双路PWM电路和单元光纤发送接收电路，载波计算电路与所述互补双载波发生电路相连，双路PWM电路和所述调制波发生电路相连，单元光纤发送接收电路与所述运行控制参数存储器相连。
基于FPGA的级联型高压变频器控制装置还包括人机接口，人机接口与所述运行控制参数存储器相连。人机接口能够以工业485串行通信与用户触摸屏、计算机传输数据；也可以通过开关量方式与用户其他设备进行通信，以实现可靠安全联锁；也可以通过多路数字量输入输出、模拟量输入输出的方式与用户的操作指令和仪表系统传递命令和数据。
载波计算电路和调制波发生电路之间串联一同步电路。从而实现同步调制，能够提高输出转矩，与异步调制相比，提升了整机的拖动性能。
在使用本实用新型基于FPGA的级联型高压变频器控制装置时，当用户发出设置操作参数和操作命令时，相应的参数通过人机接口传送到FPGA内部的运行控制参数存储器中。
若收到停机命令，幅值计算电路、相位计算电路、频率计算电路和载波计算电路复位，调制波发生电路、同步电路和互补双载波发生电路复位到初始状态。
若收到起动命令，幅值计算电路、相位计算电路、频率计算电路开始按照运行控制参数存储器中存储的电机参数进行相应的运算，输出每一时刻的三相调制波的查找地址。调制波发生电路根据查找地址，从A相正弦值存储器、B相正弦值存储器、C相正弦值存储器中取得当前三相调制波的瞬时值；同时同步电路起动，按照运行控制参数存储器存储的载波控制参数，计算每个载波的频率、相对相位。
调制波发生电路和载波计算电路各自产生的信号送到相应单元的双路PWM电路与互补载波发生电路中。每相N个互补载波发生电路的功能是，把载波计算电路送来的单个信号，转换成两个互补的载波信号，然后送到相应单元的双路PWM电路中；在每个双路PWM电路中，其输入的调制波分别与输入的两路互补的载波信号进行比较，当调制波大于载波时，输出高电平，反之输出低电平；由于调制波和载波都在不断变化，因此双路PWM电路不断输出两路高低变化的脉冲，然后把脉冲送到相应的第N路单元光纤发送接收电路中。
在运行过程中，外部故障、单元故障等信息全部送入到运行控制参数存储器中进行逻辑处理，以向FPGA发出正常运行、停机或故障保护动作。
请参考图2，其为装有基于FPGA的级联型高压变频器控制装置的高压变频器。高压变频器包括三相交流电源，且每一相交流电源均包括多个功率单元，功率单元与脉冲发生传输电路相连。具体来说，每相交流电源上的功率单元都与相应相的脉冲发生传输电路上的单元光纤发送接收电路相连。经过功率单元进行功率放大后，即输出三相变压变频电源。在本实施例中，每一相变压变频电源设有8个功率单元，与8路脉冲发生传输电路相对应。
本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其特征在于：包括，
三相正弦值存储器，其包括A相正弦值存储器、B相正弦值存储器和C相正弦值存储器；
运行控制参数存储器；
计算电路，所述计算电路包括与所述运行控制参数存储器相连的幅值计算电路、相位计算电路、频率计算电路和载波计算电路；
调制波发生电路，分别与所述运行控制参数存储器、三相正弦值存储器和计算电路相连；同时，
三相脉冲发生传输电路，所述调制波发生电路和所述载波计算电路分别与所述三相脉冲发生传输电路中每一相均相连。
2.如权利要求1所述的一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其特征在于：所述基于FPGA的级联型高压变频器控制装置还包括人机接口，所述人机接口与所述运行控制参数存储器相连。
3.如权利要求1所述的一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其特征在于：所述载波计算电路和调制波发生电路之间串联一同步电路。
4.如权利要求1所述的一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其特征在于：三相脉冲发生传输电路包括A相脉冲发生传输电路、B相脉冲发生传输电路和C相脉冲发生传输电路，且每一相脉冲发生传输电路至少包括一路脉冲发生传输电路。
5.如权利要求4所述的一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其特征在于：每一路所述脉冲发生传输电路包括依次串联的互补双载波发生电路、双路PWM电路和单元光纤发送接收电路，所述载波计算电路与所述互补双载波发生电路相连，所述双路PWM电路和所述调制波发生电路相连，所述单元光纤发送接收电路与所述运行控制参数存储器相连。
6.如权利要求5所述的一种基于FPGA的级联型高压变频器控制装置，其特征在于：每一相脉冲发生传输电路均包括8至10路脉冲发生传输电路。
7.一种装有如权利要求1至6任意一项所述的基于FPGA的级联型高压变频器控制装置的高压变频器，其特征在于：所述高压变频器包括三相交流电源，且每一相交流电源均包括多个功率单元，且所述功率单元与所述脉冲发生传输电路相连。
8.一种装有如权利要求5或6所述的基于FPGA的级联型高压变频器控制装置的高压变频器，其特征在于：所述高压变频器包括三相交流电源，且每一相交流电源均包括多个功率单元，且所述功率单元与所述单元光纤发送接收电路相连。
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| CN111145529A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 深圳市库马克新技术股份有限公司 | 一种高压变频器级联式功率单元的通信方法 |
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